流式编程Stream

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IT枫斗者 2022-12-07 10:35:11 博主文章分类：面试技巧 ©著作权

文章标签 java 数据结构开发语言 List 上传 文章分类 虚拟化云计算

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流式编程Stream

什么是Stream？

Stream它并不是一个容器，它只是对容器的功能进行了增强，添加了很多便利的操作,例如查找、过滤、分组、排序等一系列的操作
并且有串行、并行两种执行模式，并行模式充分的利用了多核处理器的优势，使用fork/join框架进行了任务拆分，同时提高了执行速度
简而言之，Stream就是提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式

特点：

Stream自己不会存储元素
Stream的操作不会改变源对象。相反，他们会返回一个持有结果的新Stream
Stream 操作是延迟执行的。它会等到需要结果的时候才执行。也就是执行终端操作的时候
图解：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fnj4BGRf-1653263389056)(C:\Users\admin\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1652918193543.png)]
一个Stream的操作就如上图，在一个管道内，分为三个步骤，第一步是创建Stream，从集合、数组中获取一个流，第二步是中间操作链，对数据进行处理。第三步是终端操作，用来执行中间操作链，返回结果

怎么创建Stream?

由集合创建：
Java8 中的 Collection 接口被扩展，提供了两个获取流的方法,这两个方法是default方法，也就是说所有实现Collection接口的接口都不需要实现就可以直接使用：
default Stream stream() : 返回一个顺序流。
default Stream parallelStream() : 返回一个并行流。

例如：
    List<Integer> integerList = new ArrayList<>();
    integerList.add(1);
    integerList.add(2);
    Stream<Integer> stream = integerList.stream();
    Stream<Integer> stream1 = integerList.parallelStream();

由数组创建：
Java8 中的 Arrays 的静态方法 stream() 可以获取数组流:
static Stream stream(T[] array): 返回一个流
重载形式，能够处理对应基本类型的数组:

例如：
    int[] intArray = {1,2,3};
    IntStream stream = Arrays.stream(intArray);

由值创建:
可以使用静态方法 Stream.of(), 通过显示值创建一个流。它可以接收任意数量的参数。

例如：
Stream<Integer> integerStream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8);

由函数创建：创建无限流

例如：
 Stream.generate(Math::random).limit(5).forEach(System.out::print); 
 List<Integer> collect = Stream.iterate(0,i -> i + 1).limit(5).collect(Collectors.toList());

Stream的中间操作

如果Stream只有中间操作是不会执行的，当执行终端操作的时候才会执行中间操作，这种方式称为延迟加载或惰性求值。多个中间操作组成一个中间操作链，只有当执行终端操作的时候才会执行一遍中间操作链，具体是因为什么我们在后面再说明。下面看下Stream有哪些中间操作
Stream distinct()：去重，通过流所生成元素的 hashCode() 和 equals() 去除重复元素
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-o6FgH1b1-1653263389058)(C:\Users\admin\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1652918402683.png)]
Stream filter(Predicate<? super T> predicate):
Predicate函数在上一篇当中我们已经讲过，它是断言型接口，所以filter方法中是接收一个和Predicate函数对应Lambda表达式，返回一个布尔值，从流中过滤某些元素
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Wdt0HjVz-1653263389059)(C:\Users\admin\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1652918436628.png)]
Stream sorted(Comparator<? super T> comparator): 指定比较规则进行排序
Stream limit(long maxSize):截断流，使其元素不超过给定数量。如果元素的个数小于maxSize，那就获取所有元素
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-HrRNNFMK-1653263389059)(C:\Users\admin\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1652918487696.png)]
Stream skip(long n):跳过元素，返回一个扔掉了前 n 个元素的流。若流中元素不足 n 个，则返回一个空流。与 limit(n) 互补
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-TWy22tMV-1653263389060)(C:\Users\admin\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1652918515721.png)]
Stream map(Function<? super T, ? extends R> mapper)：接收一个Function函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素。也就是转换操作，map还有三个应用于具体类型方法，分别是：mapToInt，mapToLong和mapToDouble。这三个方法也比较好理解，比如mapToInt就是把原始Stream转换成一个新的Stream，这个新生成的Stream中的元素都是int类型。这三个方法可以免除自动装箱/拆箱的额外消耗
Stream flatMap(Function<? super T, ? extends Stream<? extends R>> mapper)：接收一个Function函数作为参数，将流中的每个值都转换成另一个流，然后把所有流连接成一个流。flatMap也有三个应用于具体类型的方法，分别是：flatMapToInt、flatMapToLong、flatMapToDouble，其作用于map的三个衍生方法相同
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fUHykyDL-1653263389061)(C:\Users\admin\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1652918562184.png)]

Stream的终端操作

终端操作执行中间操作链，并返回结果。终端操作我们就不一一介绍了，只介绍一下常用的操作。java.util.stream.Stream接口中的方法
void forEach(Consumer<? super T> action): 内部迭代(需要用户去做迭代，称为外部迭代。相反，Stream API使用内部迭代帮你把迭代做了)

users.stream().forEach(user -> System.out.println(user.getName()));

<R, A> R collect(Collector<? super T, A, R> collector):收集、将流转换为其他形式，比如转换成List、Set、Map。collect方法是用Collector作为参数，Collector接口中方法的实现决定了如何对流执行收集操作(如收集到 List、Set、Map)。但是 Collectors 实用类提供了很多静态方法，可以方便地创建常见收集器实例。例举一些常用的：

List<User> users = Lists.newArrayList();
 users.add(new User(15, "A", ImmutableList.of("1元", "5元")));
 users.add(new User(25, "B", ImmutableList.of("10元", "50元")));
 users.add(new User(21, "C", ImmutableList.of("100元")));
 //收集名称到List
 List<String> nameList = users.stream().map(User::getName).collect(Collectors.toList());
 //收集名称到List
 Set<String> nameSet = users.stream().map(User::getName).collect(Collectors.toSet());
 //收集到map,名字作为key,user对象作为value
 Map<String, User> userMap = users.stream()
                .collect(Collectors.toMap(User::getName, Function.identity(), (k1, k2) -> k2));

其他终端操作：
boolean allMatch(Predicate<? super T> predicate); 检查是否匹配所有元素。
boolean anyMatch(Predicate<? super T> predicate); 检查是否至少匹配一个元素。
boolean noneMatch(Predicate<? super T> predicate); 检查是否没有匹配所有元素。
Optional findFirst(); 返回当前流中的第一个元素。
Optional findAny(); 返回当前流中的任意元素
long count(); 返回流中元素总数。
Optional max(Comparator<? super T> comparator); 返回流中最大值。
Optional min(Comparator<? super T> comparator); 返回流中最小值。
T reduce(T identity, BinaryOperator`` accumulator); 可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 T。这是一个归约操作。